Récemment, le Centre de recherche sur les matériaux optiques infrarouges de l'Institut des machines optiques de Shanghai (SIOM), de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a fait des progrès dans la recherche sur l'impression 3D de céramiques transparentes pour l'éclairage laser - les travaux ont permis de réaliser l'impression 3D de des céramiques transparentes pour l'éclairage laser grâce à l'impression numérique par traitement de la lumière (DLP), qui dépasse les limites du processus de moulage de céramique traditionnel. Les résultats ont été publiés dans la revue "Ceramics International" (Ceramics International).
L'éclairage LED présente les avantages d'une économie d'énergie, d'une faible pollution, d'un rendement élevé et d'une longue durée de vie, mais l'efficacité chutera après avoir dépassé un certain courant. Les systèmes d'éclairage laser sont capables d'atteindre des rendements élevés (100-1000 fois ceux des LED) à des densités de puissance plus élevées, permettant aux systèmes d'éclairage laser d'offrir des avantages pour le futur éclairage à semi-conducteurs, tels qu'une luminosité élevée, une taille compacte et éclairage directionnel. Cependant, les dispositifs d’éclairage à semi-conducteurs pilotés par laser pour la structure optique de ce système sont très complexes et l’impression 3D devient une solution puissante.
(a) Schéma des ébauches en céramique transparentes imprimées en 3D DLP ; photographies d'ébauches de céramique LuAG:Ce imprimées : (b) nid d'abeilles, (c) surface minimale, (d) superhémisphère et (e) superhémisphère de différentes tailles. (f) Schéma du processus de frittage du LTC imprimé en 3D ; (g) dispositif d'éclairage laser ; (h) du LTC poli imprimé en 3D placé sur les lettres « SIOM » à la lumière du jour ; (i) spectres de transmission de la lumière ; et (j) un LTC fritté super-hémisphérique imprimé en 3D, encapsulé dans une puce d'éclairage LD.
Le DLP est une technologie de fabrication additive par photopolymérisation qui utilise un projecteur numérique pour durcir l'encre couche par couche afin de créer des objets aux formes complexes. Il peut durcir une couche entière en même temps, permettant ainsi une production rapide. Il prend également en charge l'impression haute résolution, permettant la création d'objets complexes et détaillés.
L’impression 3D de céramiques transparentes pour le SSL piloté par laser n’a pas encore été explorée. Dans cette étude, des chercheurs de l'Institut d'optique et de mécanique de Shanghai (SIOM) ont développé des encres céramiques photopolymérisables pour le DLP afin de fabriquer des composants céramiques transparents électroluminescents à base de grenat de lutétium-aluminium activé par le cérium (LuAG:Ce) éclairés par laser. avec une haute résolution d'impression. L'encre pour l'impression DLP a une teneur en solides allant jusqu'à 50 % en volume et d'excellentes propriétés de fluidification par cisaillement. L'étude a introduit des colorants luminescents dans les encres DLP pour réduire l'effet de largeur de durcissement excessif provoqué par la diffusion de la lumière UV par les poudres céramiques. En outre, les chercheurs ont encore amélioré la résistance des ébauches brutes en ajoutant une étape de pré-frittage après le processus de dégraissage, une méthode de frittage assisté en deux étapes : les composants céramiques imprimés en 3D frittés à une densité relative finie de 96,4 % et présentaient d'excellents résultats. transmission lumineuse (~40%).
L'expérience finale montre que l'application de la technologie d'impression 3D LuAG:Ce LTC avec une conception à géométrie libre et un seuil de fluence laser élevé offre une solution plus efficace et plus fiable pour l'éclairage laser haute puissance.
